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《基于MATLAB的電網(wǎng)故障暫態(tài)仿真研究.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于MATLAB的電網(wǎng)故障暫態(tài)仿真研究（山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，山東 淄博 255049）摘要：文中介紹了MATLAB/Simulink的特點(diǎn)及其提供的電力系統(tǒng)工具箱（PSB），并說明在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立仿真模型的一般步驟，而且以此為指導(dǎo)建立了一個(gè)典型的環(huán)形電網(wǎng)模型，在此基礎(chǔ)對電力系統(tǒng)的常見的短路故障進(jìn)行了仿真并記錄了仿真后得到電流、電壓波形。對仿真后得到的不同故障狀態(tài)下的電流、電壓波形進(jìn)行簡單的對比分析，便可以得出電網(wǎng)在發(fā)生不同短路故障時(shí)的電網(wǎng)電流、電壓的基本特征，對電力系統(tǒng)故障
2、分析具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：MATLAB/Simulink；短路；仿真0引言電能已經(jīng)成為當(dāng)今世界最重要的能源，在電能的生產(chǎn)、傳輸和使用中會出現(xiàn)一系列的問題，對這些問題我們會提出一些解決的方法。但是現(xiàn)在用戶對電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠的性和安全性的要求非常嚴(yán)格，所以大多數(shù)方案或想法只有通過計(jì)算機(jī)仿真后才能付諸實(shí)踐。這使得電力系統(tǒng)分析和仿真技術(shù)成為電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、分析及改造等過程中不可缺少的工具和手段。電力系統(tǒng)仿真就是用數(shù)學(xué)模型代替實(shí)際的電力系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)上用數(shù)值方法對系統(tǒng)的運(yùn)行特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究的過程[1]。MA
3、TLAB的諸多優(yōu)點(diǎn)及其提供的電力系統(tǒng)仿真模塊使得它成為電力系統(tǒng)仿真分析和科研探索的理想工具和重要手段。暫態(tài)是指電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下突然受到大的干擾后的狀態(tài)。這里所謂的大干擾，是相對小干擾而言的，一般是指短路故障、突然斷開線路或發(fā)電機(jī)等。短路故障是最常見的電力系統(tǒng)故障，因此本文對簡單電網(wǎng)的短路故障進(jìn)行了暫態(tài)仿真分析[2]。1MATLAB/Simulink簡介MATLAB仿真軟件是美國Mathworks公司于1998年推出的,在公司以及許多專家的努力下，經(jīng)過多次擴(kuò)充和修改，現(xiàn)已發(fā)行到MATLAB7.0以上版本，
4、已成為當(dāng)今國際上最流行的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)（CACSD）技術(shù)的語言和軟件工具。主要用于數(shù)值計(jì)算及可視化圖形處理的高科技計(jì)算語言。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、圖形圖像處理和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)極易使用的交互式環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多學(xué)科提供了一種高效率的編程工具，集科學(xué)計(jì)算、自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理等于一體。MATLAB具有3大特點(diǎn)：①功能強(qiáng)大；②界面友好，語言自然；③開放性強(qiáng)。正是由于MATLAB的這些特點(diǎn)，使它獲得了對應(yīng)用學(xué)科（特別是邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科）的極強(qiáng)
5、適應(yīng)力，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)、仿真、教學(xué)乃至科技文字處理不可缺少的基礎(chǔ)軟件，成為歐美高等院校、科研機(jī)構(gòu)教學(xué)與科研必備的基本工具[3]。MATLAB提供的動態(tài)仿真工具SIMULINK是眾多仿真軟件中功能最強(qiáng)大、最優(yōu)秀、最容易使用的一種，用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析，他支持連續(xù)時(shí)間、離散時(shí)間以及兩者混合的線性、非線性系統(tǒng)，也支持多變量、多速率系統(tǒng)。Simulink為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的模型接口，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。用戶只需用鼠
6、標(biāo)選中各模塊，并放進(jìn)新建的模塊圖，最后用連線將各模塊連接起來，即完成對特定系統(tǒng)模型的創(chuàng)建。定義完模型以后，用戶可通過Simulink的菜單或者M(jìn)ATLAB的命令窗口鍵入命令來進(jìn)行仿真[4]。MATLAB提供的電力系統(tǒng)工具箱（PowerSystemBlock以下簡稱PSB）主要是由加拿大的HydroQuebec和TECSIMInternational公司共同開發(fā)的，其功能非常強(qiáng)大，可以用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、電力傳輸?shù)冗^程的仿真，它提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前將自動將其變化成狀態(tài)方
7、程描述的系統(tǒng)形式，然后在Simulink下進(jìn)行仿真分析。MATLAB建模還可以直接調(diào)用PSB中的電氣模塊。PSB含有豐富的元件模型，幾乎提供了組成電力系統(tǒng)的所有元件，包括電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件，機(jī)電設(shè)備、電力電子器件，控制和測量環(huán)節(jié)以及三相元件庫等，信號顯示、模塊連接等模塊一般可以在Simulink工具箱中找到[5]。2MATLAB/Simulink環(huán)境下建模與仿真2.1建模的基本步驟①打開MATLAB軟件，單擊File菜單選擇New→Model命令就可以打開一個(gè)新的仿真模型編輯窗口;②在MATLAB運(yùn)行界面中鍵入p
8、owerlib命令來打開電力系統(tǒng)元件庫Library；③在電力系統(tǒng)元件庫中雙擊所需模塊庫，就會彈出一個(gè)新的窗口，在這個(gè)窗口中有該模塊庫中所包含各種元件模型。選擇你所需要的元件模型拖入已打開的模型編輯窗口；④當(dāng)所有需要的元件模型都拖入到編輯窗口后，用線將不同的元件模型按照要求連接起來構(gòu)成一個(gè)仿真模型；⑤按照要求對每個(gè)元件模型的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，建模完成[6]。2.2典型的環(huán)形電網(wǎng)模型按照上述
